Preuves à zéro connaissance dans la blockchain : La nouvelle ère de la confidentialité et de la sécurité

Dans l’écosystème Blockchain et Web3, les preuves à divulgation zéro (ZKP) apparaissent comme une technologie révolutionnaire permettant d’équilibrer confidentialité et transparence. Dans cet article, nous découvrirons ce qu’est la ZKP, comment elle fonctionne et pourquoi elle est devenue si importante dans le monde de la cryptographie.

Qu’est-ce que la ZKP ? Définition simple

Les preuves à divulgation zéro sont des protocoles cryptographiques permettant de convaincre une partie sans révéler tous les détails de l’information à prouver. Par exemple, vous pouvez prouver qu’il y a un objet dans un coffre-fort secret – sans l’ouvrir. Ou encore, vous pouvez confirmer que vous avez plus de 18 ans – sans partager votre date de naissance.

Concrètement, en utilisant des algorithmes mathématiques, la partie vérifiante (peut) convaincre (une autre partie) d’une vérité, sans révéler la vérité elle-même. Dans les transactions cryptographiques, par exemple, la validité d’une transaction peut être prouvée sans divulguer le montant ou les parties impliquées.

Comment fonctionnent les preuves à divulgation zéro ?

Le principe fondamental de la ZKP est le suivant : en traversant un labyrinthe, vous laissez des traces numériques qui prouvent que vous l’avez réussi – mais le chemin suivi reste secret.

Cela se réalise à l’aide de techniques cryptographiques complexes telles que “témoin” et “défi-réponse”. Il existe deux principaux types de ZK :

• zk-SNARKs : connus pour leur efficacité, permettant une création rapide de preuves
• zk-STARKs : résistants aux menaces de calcul quantique

Principaux avantages de la ZKP

Confidentialité avancée

Les données sensibles telles que le montant des transactions, l’identité de l’expéditeur/destinataire et les votes DAO sont protégées. Vous pouvez prouver que vous possédez certaines informations sans partager les détails essentiels.

Renforcement de la sécurité

La validité des calculs complexes est vérifiée sans faire confiance à la source. La nécessité d’intermédiaires diminue, tout comme les vecteurs d’attaque.

Amélioration de l’efficacité

Par rapport aux méthodes traditionnelles, les calculs complexes sont vérifiés de manière plus efficace, ce qui profite à la gestion de la chaîne d’approvisionnement et à la détection de fraude.

ZK Rollups : la solution à la scalabilité

Les ZK Rollups représentent une avancée révolutionnaire dans la scalabilité des blockchains. Ce sont des centres de traitement hors chaîne – regroupant des centaines, voire des milliers, de transactions en une seule “fusion”.

Le secret des ZK Rollups est qu’ils n’envoient pas seulement un résumé de la fusion ; via des preuves à divulgation zéro, ils prouvent que toutes les transactions internes sont valides, sans révéler de détails sensibles. Cela augmente considérablement la capacité de traitement d’Ethereum et réduit la charge sur le réseau principal.

En conséquence, la charge du réseau diminue, l’efficacité des transactions augmente, et Ethereum peut traiter des millions de transactions par seconde.

Avantages pratiques des ZK Rollups

• Transactions instantanées : les frais de gaz et les temps d’attente diminuent, rendant le trading plus fluide et moins coûteux
• Scalabilité améliorée : imaginez une blockchain capable de traiter des millions de transactions en quelques secondes – c’est désormais possible
• Confidentialité accrue : les détails des transactions restent secrets, la confidentialité des utilisateurs est protégée
• Décentralisation préservée : seule la preuve est envoyée à la chaîne principale, assurant transparence et confiance
• Frais faibles : le traitement hors chaîne réduit naturellement les coûts

Domaines d’application étendus de la ZKP

Dans l’écosystème blockchain

Réseaux de couche 2 : Les preuves ZK augmentent la scalabilité et la confidentialité en validant en lot.

Blockchains scalables : ZK-Rollups résolvent les limitations de couche 1, offrant des transactions plus rapides et moins coûteuses.

Vérification de l’intégrité des données : Prouver qu’un fichier n’a pas été modifié sans le télécharger en entier permet d’économiser des ressources. Lors de vérifications en ligne, vous pouvez prouver votre identité via (permis de conduire, passeport, etc.) sans révéler les documents.

Oracles décentralisés : La vérification de la véracité des données sans révéler leur contenu augmente la confidentialité, la sécurité et la conformité réglementaire.

Calcul multipartite sécurisé : La participation à des calculs sans révéler les entrées individuelles permet des applications d’IA et d’apprentissage automatique respectant la vie privée.

Gestion des droits numériques : L’accès à du contenu protégé par droits d’auteur peut être contrôlé sans mesures invasives.

Messagerie sécurisée : La confidentialité des échanges est assurée par un chiffrement de bout en bout.

Vérification de propriété NFT : La propriété et l’authenticité des NFT peuvent être prouvées sans révéler l’identité du propriétaire.

Autres secteurs d’application

• Transactions financières : Dans des exemples comme Zcash, les transactions peuvent être vérifiées sans révéler l’expéditeur, le destinataire ou le montant, permettant des paiements anonymes
• Dossiers médicaux : Les patients ne partagent que les informations nécessaires au diagnostic ; les données sensibles sont protégées et conformes à des réglementations comme HIPAA
• Vote électronique : La légitimité du vote est prouvée, tout en maintenant l’anonymat des électeurs
• Vérification de la chaîne d’approvisionnement : L’authenticité des produits est prouvée sans révéler de secrets commerciaux
• Notation de crédit : La conformité aux critères de crédit est prouvée sans divulguer la situation financière complète
• Données publiques : Accès sécurisé sans divulgation inutile d’informations sensibles
• Authentification sans mot de passe : La preuve de connaissance sans révéler le mot de passe réduit les risques de piratage
• Stockage en nuage : Stockage sécurisé sans donner un accès complet
• Authentification biométrique : La vérification d’identité par empreinte ou reconnaissance faciale sans stocker de données biométriques brutes
• Mises à jour logicielles : La légitimité et l’intégrité des mises à jour peuvent être vérifiées sans partager le code source

Projets cryptographiques majeurs utilisant la technologie ZKP

Loopring : Utilise des preuves à divulgation zéro pour transformer plusieurs transactions en une seule. Réduit les frais de gaz et augmente la capacité d’Ethereum. Offre des échanges décentralisés rapides et peu coûteux.

Zcash : Cryptomonnaie axée sur la confidentialité. Utilise zk-SNARKs pour masquer totalement les montants et les identités.

Filecoin : Réseau de stockage décentralisé utilisant des ZKP pour stocker et vérifier l’intégrité des données sans révéler leur contenu.

StarkWare : Plateforme permettant aux développeurs de créer des solutions de scalabilité privées avec zk-STARKs, étendant l’écosystème Ethereum.

Immutable X : Focalisé sur les NFT, offre des transactions quasi instantanées et sans gaz sur Ethereum.

Secret Network : Maintient la confidentialité des données et des calculs dans les smart contracts, essentiel pour des applications DeFi privées.

Mina Protocol : Conserve une taille de blockchain très compacte grâce à zk-SNARKs, permettant une participation complète via smartphones.

Aztec Protocol : Offre des transactions privées dans la finance décentralisée, activant le prêt et l’emprunt confidentiels.

ZKsync : Permet des transactions rapides et sécurisées sur Ethereum, tirant parti de l’efficacité des ZK Rollups, facilitant l’adoption avec une compatibilité avec l’écosystème existant.

Hermez Network : Applique ZK Rollups pour augmenter la vitesse des transactions Ethereum et réduire les coûts, idéal pour les transactions à faible valeur et à fort volume.

Défis et risques de la technologie ZKP

1. Complexité de calcul : La création et la vérification des preuves sont intensives en ressources, limitant leur adoption sur des appareils à capacité limitée

2. Immaturité technologique : L’intégration avec les plateformes blockchain reste un défi en termes de compatibilité, efficacité et sécurité

3. Risque de configuration fiable : Les zk-SNARKs reposent sur une phase de configuration unique ; toute faille à cette étape peut compromettre la sécurité

4. Menace des ordinateurs quantiques : Les systèmes quantiques pourraient casser les schémas zk-SNARKs actuels, nécessitant le développement de solutions résistantes à la quantique

5. Centralisation potentielle : Les ZK Rollups peuvent concentrer le pouvoir de validation, posant des questions de décentralisation

6. Potentiel d’abus : La confidentialité peut être exploitée pour le blanchiment d’argent ou l’évasion fiscale

7. Menace de l’ingénierie sociale : Les utilisateurs restent vulnérables aux attaques de phishing et de fraude, nécessitant une formation adéquate

La place de la ZKP dans l’avenir de la blockchain

Les preuves à divulgation zéro et les Rollups ne sont pas de simples curiosités cryptographiques, mais constituent les piliers de la prochaine étape de la blockchain. En offrant une combinaison unique de confidentialité, sécurité et efficacité, ils sont devenus indispensables pour étendre l’adoption de la blockchain.

La technologie ZK :

• Garantit la confidentialité en anonymisant les transactions et en protégeant les données personnelles
• Renforce la sécurité en vérifiant des calculs complexes sans révéler leurs détails
• Peut redéfinir l’identité décentralisée et créer des blockchains résistantes à la quantique

En tant que technologie encore en développement, il est prévu qu’avec la recherche et l’innovation continues, la ZKP révolutionnera la confidentialité, la sécurité et l’efficacité dans diverses industries. Cela représente non seulement une avancée technique, mais aussi une reconstruction du contrôle utilisateur et la construction d’un avenir numérique où la vie privée et la sécurité coexistent.